Welten aus Eis: Neues von den kleineren Saturnmonden
Neben dem grossen Mond Titan befinden sich auch etliche Körper von einigen Hundert bis gut 1000 km Grösse in der Umlaufbahn um Saturn und auch viele Brocken von nur einigen bis einigen Dutzend Kilometer. Die Mission Cassini, die seit Mitte 2004 um Saturn kreist, hat die Erforschung dieser Saturnmonde vorangebracht. Hier stellen wir ein paar erstaunliche Resultate vor.
Die Monde Rhea, Dione und Mimas. © Cassini/JPL/NASA
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Enceladus, eisiger Vulkanismus auf einer kleinen Welt
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Enceladus. Der graue Bereich markiert den Detailausschnitt unten. Keine Krater sind zu sehen, die Oberfläche muss jung sein. © Cassini/JPL/NASA
Neben Titan ist Enceladus der rätselhafteste Mond des Saturns. Trotz seiner bescheidenen Grösse von nur 400 km Durchmesser scheint der Mond aktiv zu sein. Bereits auf den Bildern der Raumsonde Voyager war zu erkennen, dass Enceladus erstaunlich glatt und rund ist. Manche Gebiete weisen kaum Einschlagkater auf, was auf eine junge Oberfläche schliessen lässt. Eine Erklärung wäre, dass Enceladus bis heute noch geologisch aktiv ist. Die Raumsonde Cassini konnte nun bei mehreren nahen Vorbeiflügen dem Geheimnis des kleinen aktiven Mond auf die Spur gekommen
Enceladus ist eine Welt aus Wassereis. Seine Oberfläche ist so hell wie frisch gefallener Schnee. Ein bereits zur Erde gefunktes Paar von Bildern der Weitwinkelkamera und hochauflösenden Kamera zeigt aus 210 km Höhe ein Gebiet, das frei von Einschlagkratern ist. Noch nie wurde Enceladus aus so geringer Distanz fotografiert.
Das Fehlen von Kratern bedeutet, dass das Gebiet vor geologisch kurzer Zeit umgestaltet wurde. Wäre Enceladus geologisch seit Milliarden Jahren tot, so müsste das Gebiet von Kratern übersäht sein. Das auch auf dem detailreichen Ausschnitt keine Krater zu erkennen sind, unterstützt die Vermutung eines geologisch jungen Alters dieser Gegend auf Enceladus.
Die Auswertungen der Spektrometer-Messungen am nur 500 Kilometer grossen Eismond Enceladus versetzten die Wissenschaftler in Erstaunen. Der Südpol des Mondes ist bedeutend wärmer als der Äquator. Am Äquator ist es bei Tag minus 190 bis minus 200 Grad Celsius kalt. Die schneeweisse Oberfläche erwärmt sich kaum im Sonnenlicht. Die durchschnittliche Temperatur am Südpol müsste eigentlich noch kälter sein, jedoch ist es dort nur minus 185 bis minus 190 Grad kalt. Dies ist 15 Grad wärmer als erwartet. Die Daten deuten darauf hin, dass in einzelnen kleinen Gebieten die Temperatur des Eises sogar wärmer als minus 165 Grad sein kann. Solche Stellen von relativ warmen Eis könnte die Wasserdampfwolke erklären, die offenbar von einer Art geothermalem Hotspot am Südpol gespeist wird. Beim Vorbeiflug mass Cassini auch eine Wolke aus feinem Eisstaub. Ein Teil dieses Eisstaubes setzt sich auf die Oberfläche ab, ein anderer Teil dieses Staubes bildet Saturns E-Ring. Die Zusammensetzung der offenbar vom kalten Vulkanismus am Südpol gespeisten Atmosphäre konnte ebenfalls von den Instrumenten der Raumsonde Cassini bestimmt werden. Sie besteht zu 65% aus Wasserdampf und zu 20% aus molekularen Wasserstoff. Der Rest ist vor allem Kohlendioxyd, jedoch auch Kohlenmonoxyd und molekularer Stickstoff ist vorhanden. Sehr dicht wird die Atmosphäre nicht sein, jedoch reicht sie, um bei einer Sternbedeckung das Licht des Sterns messbar zu dämpfen.
Eispartikel verlassen den Mond aufgrund seiner sehr geringen Schwerkraft, und bilden in seiner Umlaufbahn einen diffusen Ring. Dieser von der Erde kaum beobachtbarer Ring kann jedoch nicht als Materialquelle für die grossen berühmten Ringe genügen.
Japetus, zwei Gesichter
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Japetus. © Cassini/JPL/NASA
Der 1436 km im Durchmesser grosse Mond Japetus war schon länger bekannt dafür, dass seine Oberfläche in eine hellere und eine dunklere Hemisphäre geteilt ist. Die detaillierten Bilder der Raumsonde Cassini zeigen, dass die helle und dunkle Seite nicht an spezielle Oberflächenmerkmale gebunden ist. Ein dunkles Material scheint sich einfach über die verkraterte alte Oberfläche gelegt zu haben. Sehr überraschend bei diesem Eismond war der Gebirgsrücken der sich wie ein Gürtel um den Äquator legt. Der Rücken ist etwa 20 km breit und erreicht bis zu 12 km Höhe. Eine Erklärung hierfür ist schwierig. Auch der Ursprung des dunklen Materials bleibt geheimnisvoll. Möglicherweise stammt es von einer Staubwolke, die bei einem Einschlag auf einen anderen Mond freigesetzt wurde?
Hyperion, ein schwammartiger Brocken
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Hyperion, Falschfarbenbild © Cassini/JPL/NASA
Hyperion ist nicht viel kleiner als Enceladus, trotzdem ist er eine vollkommen anderer Körper von Form und Oberflächengestalt als Enceladus. Er ist so unregelmässig, dass eine reine Durchmesserangabe ungenügend ist. Er ist eher kartoffelförmig und 360 x 280 x 225 km gross. Die ersten Nahaufnahmen haben die Wissenschaftler erstaunt.
Hyperion hatte möglicherweise eine Kollision mit einem anderen Mond oder mit einem Körper von ausserhalb des Saturnsystems erlebt. Diese Kollision hat ein Teil des Mondes weggesprengt. Die elliptische Umlaufbahn, die unregelmässige Form und die Schwerkraft des Saturns lassen den Mond taumeln. Hyperion ist geradezu von Einschlägen zerschossen. Die von Krater übersähte Oberfläche ist womöglich die ursprünglichste Oberfläche im Saturnsystem.
Neue, von der Raumsonde Cassini Ende September 2005 aufgenommene Bilder dieses Mondes veränderten unser Wissen über ihn. Die Krater wurden von einem Prozess verändert der noch nicht verstanden ist. Er sieht irgendwie schwammartig aus. In der Tiefe der Krater scheint es ein sehr dunkles Material zu geben.
Phoebe
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Phoebe © Cassini/JPL/NASA
Phoebe ist ein ungewöhnlicher Mond. Er kreist entgegen dem Umlaufsinn aller anderen Monde des Saturn um den Ringplaneten. Auch ist seine Drehung um die eigene Achse nicht gebunden (gebunden = Mond zeigt immer dieselbe Seite zum Mutterplaneten, Regelfall). Er braucht für einen Umlauf um Saturn 18 Monate, ein Tag auf Phoebe dauert jedoch nur 9 Stunden und 16 Minuten. Ist Phoebe vielleicht ein Asteroid des äusseren Sonnensystems (Kuiper-Gürtel-Objekt), der irgendwann in die Umlaufbahn von Saturn geraten ist? Ist er eine Art Planetenbaustein aus der Urzeit des Sonnensystems?
Cassini gelangen während des Vorbeifluges viele Aufnahmen der von Kratern übersäten Mondes. Die besten Bilder zeigen Details bis zu 14 Metern Grösse. Jedoch auch interessante und unerwartete Strukturen sind auf dem nur gut 200 km im Durchmesser großen Mond zu sehen. Das Bild links zeigt eine Hangrutschung. Auf einem so kleinen Körper und entsprechend geringer Schwerkraft durchaus ungewöhnlich.
Inzwischen wurden kleinere Monde in ähnlich weit von Saturn entfernten Umlaufbahnen gefunden. So könnte es durchaus sein, dass Phoebe nicht der einzige Urkörper ist, der sich in eine Saturnumlaufbahn verirrte.
Schäfermond Prometheus
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Prometheus mit F-Ring. © Cassini/JPL/NASA
Einige kleinere Monde halten sich in unmittelbarer Nähe zu den Ringen auf und beeinflussen die Form der Ringe, sie hüten gewissermassen die Milliarden von Eisbrocken und Eiskörner der Ringe. Solche Monde nennt man Schäfermonde. Der etwa 150 Kilometer lange Mond Prometheus ist einer dieser Schäfermonde.
Auf einem Foto der Raumsonde Cassini ist die Wechselwirkung von Prometheus mit dem F-Ring deutlich zu sehen. Ein feiner Strom von Partikel wird durch Prometheus aus dem F-Ring hinausgezogen. Zum ersten Mal konnte man den Einfluss eines Mondes auf den Ring so unmittelbar beobachten.
Dies ist nur ein Ausschnitt, dessen was die Cassini-Mission bisher an Ergebnissen liefern konnte. Viele weitere nahe Vorbeiflüge an den Saturnmoden sind geplant. Man darf gespannt sein. Über die spektakuläre Landung auf dem Mond Titan wurde bereits berichtet.
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